Οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι σφαιρικές (συμπαγείς) ή ινώδεις

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι σφαιρικές (συμπαγείς) ή ινώδεις"

Τηθύς Χρηστόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι σφαιρικές (συμπαγείς) ή ινώδεις Β-1

2 Οι συμπαγείς, σφαιροειδείς πρωτεΐνες Είναι ευδιάλυτες στο νερό Έχουν σφαιρικό σχήμα Έχουν τα περισσότερα πολικά αμινοξέα στην εξωτερική τους επιφάνεια όπου αλληλεπιδρούν με το διαλύτη Έχουν στο εσωτερικό τους υδρόφοβα αμινοξέα που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους Έχουν πολύ λίγο άδειο χώρο υπό τη μορφή μικρών κοιλοτήτων, γιατί το «πακετάρισμα» των αμινοξέων είναι πολύ σφιχτό Λειτουργούν συνήθως ως ένζυμα, μεταφορείς, ρυθμιστές μεταβολικών οδών και της γονιδιακής έκφρασης Β-2

που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους Έχουν πολύ λίγο άδειο χώρο υπό τη μορφή μικρών κοιλοτήτων, γιατί το «πακετάρισμα» των

3 Οι υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες αναδιπλώνονται σε συμπαγείς δομές που συνήθως έχουν ένα υδρόφοβο πυρήνα Mυοσφαιρίνη Β-3

4 Το εσωτερικό των πρωτεϊνών αποτελείται κυρίως από υδρόφοβα αμινοξέα Επιφάνεια Εσωτερικόεγκάρσια τομή Κυρίως φορτισμένα, κάποια υδρόφοβα Κυρίως υδρόφοβα Β-4

5 Η πορίνη: Παράδειγμα αντίστροφης κατανομής υδρόφοβων και φορτισμένων αμινοξέων που οφείλεται στο βιολογικό της ρόλο Β-5

6 Ινσουλίνη: μοντέλο σφαιροειδούς πρωτεΐνης Β-6

7 Αυτοτελείς πρωτεϊνικές περιοχές ή Πρωτεϊνικοί υποτομείς ή Δομικές μονάδες (Domains) Πολλές συμπαγείς πρωτεΐνες αποτελούνται από περισσότερες της μιας συμπαγείς, διακριτές δομικές περιοχες με αυτόνομη τριτοταγή δομή (υποτομείς, domains) που συνδέονται χαλαρά μεταξύ τους σε μια συνεχή πολυπεπτιδική αλυσίδα (όχι υπομονάδες!) Πολλές πρωτεΐνες είναι αρθρωτές-περιέχουν πολλούς υποτομείς Domains: Δομικά και λειτουργικά αυτόνομες μονάδες που έχουν πολύ παρόμοια δομή και συχνά λειτουργία και βρίσκονται σε πολλές διαφορετικές πρωτεΐνες Β-7

μεταξύ τους σε μια συνεχή πολυπεπτιδική αλυσίδα (όχι υπομονάδες!

8 Γονίδια σε κομμάτια κωδικοποιούν «πρωτεΐνες σε κομμάτια H γενετική βάση για την ύπαρξη παρόμοιων υποτομέων σε πρωτεΐνες από διαφορετικούς οργανισμούς: Ανακατανομή εξονίων (Exon shuffling) και παραγωγή νέων γονιδίων Β-8

υποτομέων σε πρωτεΐνες από διαφορετικούς οργανισμούς:

9 Oι πρωτεϊνικοί υποτομείς χαρακτηρίζονται από δομική/λειτουργική αυτοτέλεια Η μυική πρωτεΐνη τιτίνη είναι μονομερής, αλλά περιέχει πολλούς πρωτεϊνικούς τομείς τύπου β-sandwich Β-9

10 Δομική περιοχή SΗ2 αρχικά από την ογκοπρωτεΐνη Src σαρκώματος SH2 domain (~100αμινοξέα):σημαντικό για την κυτταρική επικοινωνίααναγνωρίζει φωσφορυλιωμένη Tyr σε ~8000 πρωτεΐνες θηλαστικών, 300 ανθρώπου, 200 σε μύκητες 30 σε ιούς, 20 σε βακτήρια

κυτταρική επικοινωνίααναγνωρίζει φωσφορυλιωμένη Tyr σε ~8000

11 Το δομικό στοιχείο SH3 (Src Homology 3 domain) της α-spectrin

12 Το δομικό στοιχείο PDZ εμφανίζεται σε σηματοδοτικές πρωτεΐνες

13 Οι ινώδεις (δομικές) πρωτεΐνες Έχουν συνήθως ένα κεντρικό άξονα παράλληλο με μεγάλο τμήμα ή και ολόκληρη την πολυπεπτιδική αλυσίδα Έχουν επίμηκες, κυλινδρικό σχήμα Αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από κανονικούς τύπους δευτεροταγών δομών Συνήθως δεν είναι υδατοδιαλυτές Έχουν αξιοσημείωτη μηχανική αντοχή Συνήθως έχουν μηχανικό, υποστηρικτικό ρόλο για διάφορες δομές του κυττάρου Β-13

αποκλειστικά από κανονικούς τύπους δευτεροταγών δομών Συνήθως δεν είναι υδατοδιαλυτές Έχουν

14 Τα κολλαγόνα Κύριες πρωτείνες στα οστά, στους τένοντες και στο δέρµα (Ινωδη Κολλαγονα, Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, V) 25% της µάζας των συνολικών πρωτεινών 100 γονίδια στον άνθρωπο 20 διαφορετικοί τύποι Επιμήκης, άκαµπτη, τρίκλωνη ελικοειδής δοµή Συναρµολογούνται σε πολυµερή γνωστά ως ινίδια κολλαγόνου (collagen fibrils) Τα ινίδια κολλαγόνου οργανώνονται σε ακόµα παχύτερες ίνες κολλαγόνου (collagen fibers) Tα µόρια κολλαγόνου συντίθενται ενδοκυττάρια, εκκρίνονται και συναρµολογούνται εξωκυττάρια.

Συναρµολογούνται σε πολυµερή γνωστά ως ινίδια κολλαγόνου (collagen fibrils) Τα ινίδια κολλαγόνου οργανώνονται σε ακόµα

15 Διάφοροι τύποι κολλαγόνων ανάλογα με τη λειτουργία και τις α-αλυσιδες που περιέχουν Ινώδη κολλαγόνα (Type I, II, III, V, XI) Συνδετικά κολλαγόνα (Type VI, VII, IX, XII, XIV, XVIII ) Κολλαγονα που σχηματιζουν εκτεταμενες επιφανειες (Sheet-forming Collagens, Type IV, VIIΙ, X) Διαµεβρανικά κολλαγόνα (Τype XIII, XVII) Koλλαγόνα Ανοσολογικής Άµυνας (Host Defense Collagens)

Κολλαγονα που σχηματιζουν εκτεταμενες επιφανειες (Sheet-forming Collagens, Type IV, VIIΙ, X)

16 Η αμινοξική αλληλουχία του κολλαγόνου περιλαμβάνει επαναλήψεις Gly-X-Y Χ είναι συχνά προλίνη, Υ συχνά υδροξυπρολίνη.

17 Κολλαγόνο: Τριπλή έλικα υπερέλικα 3 ελίκων υπερελικωμένων γύρω από κοινό άξονα Σχηματίζεται εκτεταμένη έλικα πολυπρολίνης με βήμα 9.6 Å και 3.3 κατάλοιπα ανά στροφή Β-17

18 Η τριπλή έλικα σχηματίζεται με υδρογονοδεσμούς μεταξύ Ν-Η μιας αλυσίδας και C=O άλλης και σταθεροποιείται από ενδομοριακούς και διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ υδροξυλιωμένων καταλοίπων Διαμοριακοί ομοιοπολικοί δεσμοί (χιαστί διασυνδέσεις) σταθεροποιούν περαιτέρω τη δομή του κολλαγόνου Β-18

δεσμούς υδρογόνου μεταξύ υδροξυλιωμένων καταλοίπων Διαμοριακοί

19 Μεταλλάξεις ινωδών κολλαγόνων προκαλούν σοβαρές διαταραχές Μεταλλάξεις στο κολλαγόνο τύπου Ι osteogenesis imperfecta ( Gly μεταλλαγμένη σε ογκωδέστερο αμινοξύ) Χαλαση της τριπλής έλικας στη θέση μετάλλαξης G

osteogenesis imperfecta ( Gly μεταλλαγμένη σε

20 Ασυνήθη Αμινοξέα του Κολλαγόνου 3- και 4-υδροξυπρολίνη και 5-υδροξυλυσίνη Συνθέτονται ενζυμικά μετά τη μεταγραφή Η προσθήκη υδροξυλομάδας καταλύεται από prolyl και lysyl hydroxylase και απαιτεί α-κετογλουταρικό οξύ, μοριακό οξυγόνο και ασκορβικό οξύ

προσθήκη υδροξυλομάδας καταλύεται από prolyl και lysyl

21 Η σημασία των υδροξυλιωμένων αμινοξέων Συνθήκες που εµποδίζουν την υδροξυλίωση (ανεπάρκεια βιταµίνης C) έχουν σοβαρές συνέπειες στη µορφολογία του δέρµατος, αγγείων, οστών (σκορβούτο). Οι διασυνδέσεις δηµιουργούν κολλαγόνο µε εξαιρετική αντοχή σε τάση

22 % έλικα σταθερότητα του κολλαγόνου επηρεάζεται σημαντικά από την δροξυλίωση Θερμοκρασία (⁰C) Β-22

23 Η βιοσύνθεση και συναρμολόγηση των ινωδών κολλαγόνων είναι πολύπλοκη και αυστηρά ρυθμιζόμενη

24 Σχηματισμός ινών κολλαγόνου

25 Κερατίνες Ειδικευμένες πρωτεΐνες που παράγονται από ορισμένα επιθηλιακά κύτταρα Δημιουργούν το κύριο μέρος της επιδερμίδας και των προεξοχών της (μαλλιά, νύχια, κλπ) Διακρίνονται σε μαλακές (επιδερμίδα) και σκληρές (τριχες, νύχια, οπλές, κέρατα, ράμφη, αγκάθια) ανάλογα με την ποσότητα θείου που περιέχουν Ανήκουν στην πρωτεϊνική οικογένεια των ενδιάμεσων ινιδίων Βασική δομή τους αποτελεί η αριστερόστροφη υπερέλικα συστραμμένου σπειράματος, που αποτελείται από δυο παράλληλες α-ελικες με το επαναλαμβανόμενο μοτίβο (a-b-c-de-f-g) n, όπου τα a και d είναι υδρόφοβα Η τεταρτοταγής δομή σταθεροποιείται από δισουλφιδικές γέφυρες, αφού οι κερατίνες είναι πλούσιες σε κατάλοιπα Cys.

26 Συστραμμένο σπειραμα Υπερέλικα από 2 ή περισσότερες α-ελικες που διπλώνονται η μία γύρω από την άλλη Β-26

ανά δύο στροφές της έλικας Τα a και d είναι υδρόφοβα αμινοξέα, ενώ τα

27 Επαναλαμβανόμενο πρότυπο αμινοξέων σε συστραμμένο σπείραμα α-ελίκων. Περιοδικότητα επτάδας στην πρωτοταγή δομή- Περιοδικότητα επτά καταλοίπων ανά δύο στροφές της έλικας Τα a και d είναι υδρόφοβα αμινοξέα, ενώ τα υπόλοιπα πολικά. Αν το d είναι λευκίνη, τότε το σύστημα ονομάζεται leucine zipper

28 Αλληλεπιδράσεις καταλοίπων κατά μήκος μιας παράλληλης υπερέλικας

29 Οργάνωση κερατίνης

30 Τομή τρίχας

31 Ο κυματισμός των τριχών οφείλεται στο πρότυπο των δισουλφιδικών δεσμών που μπορεί να μεταβληθεί παροδικά με τεχνητά μέσα

32 Ινιδια ελαστίνης Βρίσκονται κυρίως στο δέρμα, τοιχώματα αρτηριών, πνεύμονες, όπου δηλ. απαιτείται μεγαλη ελαστικότητα. Οι ελαστικές ίνες αποτελούνται από 10% ινίδια ινωδίνης και 90% ελαστίνης Ενδοθήλιο Εσωτερική ελαστική λάμινα Λείο μυικό

33 Τα μόρια ελαστίνης (750 αα) σχηματίζουν ελαστικό δίκτυο-πλούσια σε Gly, Val, Ala, Pro, Lys

34 Η βάση της ελαστικότητας της ελαστίνης

Σχετικά έγγραφα

Αρχιτεκτονική της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών

Αρχιτεκτονική της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών Βασίλης Προμπονάς, PhD Ερευνητικό Εργαστήριο Βιοπληροφορικής Τμήμα Βιολογικών Επιστημών Νέα Παν/πολη, Γραφείο B161 Πανεπιστήμιο Κύπρου Ταχ.Κιβ. 20537 1678,